Botón "táctil" de PCB

¿Es posible usar una almohadilla de PCB como botón? Pienso en usarlo para encender un curcuit que solo se supone que está habilitado, cuando el usuario lo tiene en sus manos.

Como inspiración, utilicé los pads que se usan en los botones táctiles suaves en teclados o calculadoras:

Sé que el cuerpo humano tiene una resistencia bastante alta, entonces, ¿cuál sería un circuito apropiado para detectar la entrada táctil? Solo hardware desnudo. No quiero usar ningún microcontrolador aquí.

Por razones de confiabilidad, no elegiría un diseño de puerta abierta y confiaría en el ruido de 50Hz. Probablemente podría funcionar, pero su idea de usar dedos intercalados debería funcionar bastante bien.

La resistencia de la piel seca está en algún lugar entre 1k y 100k, por lo que podría pensar en un transistor NMOS (encuentre uno con protección ESD) y una gran extracción de, por ejemplo, 1M ohm. Luego puede usar el dedo como resistencia pull-up para encender el mosfet.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

También podría usar un transistor bipolar (o darlington), ya que son menos vulnerables a los defectos de ESD, pero no pueden suministrar una gran corriente en la salida si es necesario, por lo que necesitaría amortiguar la salida.

Un sensor capacitivo sería una solución alternativa, pero requiere un circuito más complicado.

Es posible usar almohadillas de conexión resistivas como se muestra, pero las almohadillas capacitivas son generalmente mejores. Las almohadillas resistivas dejan una conexión directa al circuito abierta al exterior. Por lo tanto, son susceptibles a daños por descargas estáticas y ruido.

Las almohadillas capacitivas son un método mejor, aunque requieren un poco más de firmware para detectar, al menos si quieres hacerlo bien. Tenga en cuenta que para obtener una inmunidad al ruido incluso rudimentaria, las almohadillas resistivas también requieren firmware. Simplemente conectar dos pads a algo sensible, como la puerta de un FET, es una mala idea. No podrá cancelar el modo común y otros ruidos ambientales.

Aquí está el diseño de una pequeña placa que hice recientemente para investigar los botones capacitivos:

Las almohadillas de la tapa son discos pequeños de 150 milésimas de pulgada (3,8 mm) de diámetro y rodeados de tierra en la capa superior. El microcontrolador es un PIC 16LF1786. Esta y todas las otras partes que no son para interactuar directamente con el usuario están montadas en la parte inferior de esta placa de dos capas.

El PIC escanea continuamente las almohadillas. Cuando detecta un cambio en el sentido presionado / liberado de una almohadilla, envía un mensaje a través del puerto serie, actualiza las luces en la parte superior derecha y emite un pitido al presionar.

Para las pruebas, puedo hacer que el PIC envíe regularmente sus valores internos para la presión de cada pad. Aquí hay una gráfica de los cinco valores de sentido sin procesar, además del estado digital general de algo presionado cuando presioné cada pad sucesivamente con el dedo:

Como puede ver, la inmunidad al ruido es excepcional. Incluso la señal más débil era más de 300, mientras que el ruido era de ± 2 o menos.

La traza magenta con la etiqueta "Presionado" muestra el OR de los estados individuales de los botones presionados. Sus niveles muestran los umbrales de prensa y liberación. Hay mucha señal adicional que no se usa en este caso. Estos umbrales particulares se ajustaron para poder tolerar unas pocas capas de papel sobre los botones.

Por supuesto, hay un manejo inteligente de las líneas y el procesamiento de los botones, incluso si lo digo yo mismo, pero claramente los resultados se pueden lograr con un microcontrolador bastante modesto.

Estoy usando esto en un producto real donde el mismo micro también administra una pantalla de caracteres. Ese es un subsistema de interfaz de usuario básico que planeo reutilizar en varios productos futuros. Se conecta al controlador principal del sistema a través de un puerto serie. El controlador principal envía comandos para escribir en la pantalla y recibe mensajes asincrónicos cada vez que cambia el estado de un botón.